JP3931729B2 - 組立式カムシャフト用カムピースの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の動弁系の主要素として機能することになる組立式カムシャフト用カムピースの製造方法に関し、特に別々に形成した中空状シャフトと鍛造品であるカムピースとをシャフトの拡径（拡管）処理により相互に一体化して組立式カムシャフトとするのに好適なカムピースの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
組立式カムシャフトのカムピース（カムロブ（ｃａｍ ｌｏｂｅ）もしくはカムロゥブとも称される）としては焼結品のほか鍛造品が用いられており、鍛造品のカムピースの場合には特に表面硬さを確保するために素材として例えばＳ７０Ｃ、Ｓ５５Ｃ相当の高炭素鋼を用い、鍛造後に焼入れ処理を施した上で使用される。そして、鍛造品のカムピースは、例えば特開平９−２７６９７６号公報および特開平９−２８００１３号公報に示されているように成形性に優れた熱間鍛造により成形されるのが一般的である。
【０００３】
一方、組立式カムシャフトはカムピースとパイプ状のシャフトとの圧入強度および相互組み付け精度を両者の圧入代で保証するようにしているため、シャフトの外形寸法およびカムピースの内径寸法には高い精度が要求されることになるが、熱間鍛造にて成形された高炭素鋼の鍛造カムピースの場合には熱間鍛造時の酸化スケールの発生や熱収縮による寸法変化のために部品としての要求精度を十分に確保することができない。そのため、カムピースの内径寸法確保のためにブローチ加工に代表されるような切削加工もしくは冷間塑性加工等の仕上げ加工を別工程にて施す必要があり、工程数の増加および中間在庫の管理工数の増加によるコストアップが余儀なくされる。
【０００４】
また、高炭素鋼の鍛造カムピースの場合、表面硬さを確保するために焼入れ処理を施す必要があるが、材質自体の特殊性として焼入れ時における焼き割れを皆無にすることは不可能であり、その焼き割れを原因とする圧入組立時の破損や圧入力不足の発生を未然に防止するために焼き割れ発生の有無の検査や焼き割れ品の選別工程が必須となり、歩留まりの低下とともに工程数の増加によるコストアップが一層顕著となる。
【０００５】
そこで、熱間鍛造に代わる冷間鍛造を基本としたカムピースの製造方法が特許第２７６７３２３号公報として提案されている。
【０００６】
ところが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて鍛造成形性（素材肉の流動性）が低いために、欠肉等の欠陥が発生しやすいばかりでなく、素材から必要な製品形状まで塑性変形させる際に変形量を十分に小さくしないと型に対する成形荷重が大きくなり、型の摩耗が激しくなって型の早期寿命を招きやすい。
【０００７】
特に、中実円筒状の素材を軸方向に据え込んで圧縮した場合には外周方向にほぼ均等な量だけ膨出するかたちとなるので、単純な円形状もしくはそれに近い形状に成形することは比較的容易ではあっても、円形のベースサークルとこれよりも著しく曲率半径の小さなカム頂部となるべき円弧部（ノーズ部）とを合成したようなカムピース形状に一気に且つ欠肉の発生のないように成形することは難しい。そのため、素材から製品形状まで微少量づつ塑性変形させて成形するべく加工工程数を多くする必要があり、鍛造設備が大型且つ高価なものとなるばかりでなく、加工時間も長くなって生産性の低下を招きやすい。
【０００８】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、冷間鍛造を前提としながらもより少ない工程数でしかも欠肉等の発生のない高精度なカムピースを製造できるようにした方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、素材をカムピースの厚み方向に据え込んでカムピースの輪郭形状を鍛造成形する輪郭成形工程と、輪郭成形後の中間成形体の中央部にシャフト穴を打ち抜き成形するピアス工程と、シャフト穴の内周面を凹凸形状に仕上げ成形する内径しごき工程とを含んでいて、上記各工程での成形が冷間処理として行われるとともに、上記輪郭成形工程での素材の途中工程形状として、カムピースの一方の側面に相当する面のうちカム頂部側の部分とそれと反対側の部分とが他方の側面と平行でありながらカム頂部側の部分の方が高くなるように段差を有した形状となっていることにより、素材としての厚み寸法がカム頂部側に向かって漸増する形状となっていて、さらに、少なくとも上記各工程での成形が、カム頂部側を下向きにした状態でそれぞれ冷間処理として行われるようになっていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の記載をより具体化したものであり、上記輪郭成形工程は少なくとも一次成形工程とそれに続く二次成形工程とに分かれている。そして、一次成形後の中間成形体は、カムピースの一方の側面に相当する面のうちカム頂部側の部分とそれと反対側の部分とが他方の側面と平行でありながらカム頂部側の部分の方が高くなるように段差を有した形状となっていることにより、中間成形体としての厚み寸法がカム頂部側に向かって漸増する形状となっていることを特徴とする。
【００１１】
この場合、素材としては例えば円柱状（中実円筒状）のものでもよいが、材料の塑性流動を一段と促進して欠肉等の欠陥を防止する上では、最終製品であるカムピースの形状と相似形の素材を用いることが望ましい。
【００１２】
したがって、この請求項１，２に記載の発明では、大きく分けて輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程を経ることによりシャフト穴を有するカムピースが成形されることになるが、輪郭成形工程における素材の途中工程形状であるところの一次成形後の中間成形体として、カム頂部側に向かって肉厚寸法が漸増する形状となっていると、その後の鍛造成形もしくは一次成形に続く二次成形の段階でカムピースの長径方向での肉流れすなわち塑性流動が促進されるようになり、特にカム頂部側での欠肉発生防止の上で有効に作用するようになる。
この場合、中間成形体を前工程から後工程に搬送してその後工程側の金型（ダイス）の彫り込み（インプレション（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）ともいう）に挿入すれば、中間成形体のカム頂部とそれの成形を司る彫り込みのカム頂部相当部とがセルフロケート機能もしくは自動調芯機能を発揮し、早い時期から両者が合致して、彫り込み内での中間成形体のいわゆる転がり現象が防止されることになる。これは、彫り込みに対して中間成形体の位置がカム頂部側に偏っていて、材料（素材肉）ボリュームの配分がそのカム頂部側に偏っていることにほかならないから、カム頂部側へ優先して材料ボリュームが配分されてそのカム頂部側での材料充満が促進され、機能上最も重要なカム頂部側での偏肉や欠肉を防止する上できわめて有効に作用するようになる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の記載を前提として、上記輪郭成形工程に投入される素材には、少なくともカムピースのカム頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の曲率の円弧状部が予め形成されていることを特徴とする。
【００１４】
したがって、この請求項３に記載の発明では、上記と同様に少なくとも輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程を経ることによりシャフト穴を有するカムピースが成形されることになるが、素材のうち少なくともカム頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の曲率の円弧状部が予め形成されていると、冷間鍛造によるカムピースの輪郭の成形、特に長径と短径との差の大きなカムピースを成形する上で有利となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３の記載を前提として、輪郭成形工程に投入される素材には、少なくともカムピースのカム頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の開き角が予め付与されていることを特徴とする。
【００１６】
ここで、上記開き角とは、カムピースのベースサークルとこれよりも小さなカム頂部の円弧部とを両者が共有する二つの接線にてつなげた形状の接線カムを想定した場合に二つの接線同士のなす角度をいう。
【００１７】
この場合、請求項５に記載のように、輪郭成形工程に投入される素材はカムピースと相似形をなしていて、その素材の長径と短径との比率がカムピースと同じ比率に設定されていることが望ましい。
【００１８】
したがって、これらの請求項４，５に記載の発明では、素材のうち少なくともカム頂部に相当する部分もしくは素材全体が予め最終製品であるカムピースの形状と相似形に形成されていることにほかならず、冷間鍛造によるカムピースの輪郭の成形の一段と容易となる。
【００１９】
ここで、上記請求項１〜５に記載の発明においては、請求項６に記載のように、いずれの場合にも輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程を含んでなる多工程鍛造プレス工法すなわち多段式冷間鍛造機による工法を基本工法とすることが生産性向上の上で好ましい。
より具体的には、請求項７に記載のように、上記各工程での成形が横打ち式の多段式鍛造機にて行われるようになっていることが望ましい。
【００２０】
また、請求項８に記載のように、請求項１〜７のいずれかの記載を前提とした上で、素材として低炭素鋼もしくは低炭素の合金鋼を用い、輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程とを含んでなる冷間処理後に浸炭処理を施すことが冷間での成形性向上の上で望ましい。
【００２３】
さらに、請求項９に記載のように、各工程での成形とともに、各工程間での中間成形体の搬送が同じくカム頂部側を下向きにした状態で行われるようになっていることがより望ましい。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかの記載の前提として、隣り合う二つの工程のうち前工程で成形された中間成形体の輪郭形状よりも後工程で成形された中間成形体の輪郭形状の方が大きくなるように設定されていて、後工程のダイスの彫り込みに対して中間成形体を押し込み挿入する際に、予めカム頂部を彫り込み側のカム頂部相当部に合致させた上で押し込み挿入することを特徴とする。
【００２６】
より具体的には、請求項１１に記載のように、予めカム頂部を後工程側の彫り込みのカム頂部相当部に合致させた上で中間成形体を押し込み挿入する手段として、前工程側の彫り込みの重心位置に対して後工程側の彫り込みの重心位置を所定量だけ予め上方側にオフセットさせておくか、もしくは請求項１２に記載のように、予めカム頂部を後工程側の彫り込みのカム頂部相当部に合致させた上で中間成形体を押し込み挿入する手段として、前工程から後工程に中間成形体を搬送する過程でその中間成形体の重心位置を所定量だけ下方に移動させるものとする。
【００２７】
したがって、これら請求項１０〜１２に記載の発明では、後工程の彫り込みに対して前工程からの中間成形体を挿入する際に、その中間成形体のカム頂部と彫り込み側のカム頂部相当部が自律的に合致するようになる。
【００２８】
請求項１３に記載の発明は、請求項７の記載を前提とした上で、カムピースの形状と略相似形の断面形状をもつ異形形状で且つ長尺なコイル材を多段式鍛造機の初期工程に供給して、コイル材からの素材の切断までも多段式鍛造機にて行うにあたり、カム頂部相当部を外側にして巻き取ったコイル材の巻き戻し開始位置が下側になるようにそのコイル材をアンコイラーにセットして、そのコイル材を巻き戻しながら上記多段式鍛造機に供給することを特徴とする。
【００２９】
すなわち、カム頂部相当部を外側にして巻き取ったコイル材の巻き戻し開始位置が上側になるようにコイル材をアンコイラーにセットして、そのコイル材を巻き戻しながら上記多段式鍛造機に供給することを前提とした場合、そのコイル材から切断された素材の向きはカム頂部側が上向きとなり、先に述べたようなカム頂部側が下向きとなるような理想的な姿勢とは逆の姿勢とならざるを得ないことから、請求項１３に記載の発明ではコイル材の巻き戻し開始位置が下側になるように予め考慮したものである。
【００３０】
したがって、この請求項１３に記載の発明では、多段式鍛造機に切断材ではなくコイル材を直接供給して、素材そのもの切断までも多段式鍛造機にて行うことを前提とした場合に、切断直後の素材の向きが各工程での成形姿勢と一致したものとなり、鍛造工程の高速化の上でより好ましいものとなる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、少なくとも輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程とを含んでなる製造方法を前提として、輪郭成形工程における素材の途中工程形状であるところの一次成形後の中間成形体の形状として、カム頂部側に向かって肉厚寸法が漸増する形状となっていることから、カムピースの長径方向の肉流れが促進されるとともに、カム頂部側での素材肉の流速が相対的に大きくなってそのカム頂部側に速やかに充満することから、曲率半径の小さなカム頂部を速やかに且つ欠肉等の発生を伴うことなく容易に成形できる効果がある。また、カム頂部側まで素材肉を充満させるのに必要な成形荷重が軽減されて、金型の負荷の低減と併せてその長寿命化を達成できるようになる。
さらに、上記各工程での成形がカム頂部側を下向きにした状態でそれぞれ冷間処理として行われるようになっていることから、前工程から搬送されてきた中間成形体を後工程の彫り込みに挿入さえすれば、中間成形体のカム頂部とそれの成形を司る彫り込みのカム頂部相当部とが直ちに合致することになる。その結果、彫り込み内での中間成形体のいわゆる転がり現象を防止できることはもちろんのこと、彫り込みに対して中間成形体の位置がカム頂部側に偏っていて、実質的に材料配分が早い時期からカム頂部側に偏っていることにほかならないから、カム頂部側での材料充満が一段と促進されて、機能上最も重要なカム頂部側での偏肉や欠肉を確実に防止して、鍛造品質の向上に大きく貢献できるようになる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、輪郭成形工程に投入される素材には少なくともカムピースのカム頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の曲率の円弧状部が予め形成されていることにより、特に長径と短径との差の大きなカムピースすなわちカムリフト量の大きなカムピースを冷間鍛造成形する際の輪郭形状の成形が容易となり、特に曲率半径の小さなカム頂部までも少ない工程数で容易に成形できる効果があるほか、上記と同様に金型の負荷の低減と併せてその長寿命化を達成できる利点もある。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、輪郭成形工程に投入される素材には少なくともカムピースのカム頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の開き角が予め付与されていることにより、請求項３に記載の発明と同様の効果に加えて、カムピースの輪郭形状の成形が一層容易となり、さらなる工程数の削減と金型の長寿命化を達成できるようになるほか、特に請求項５に記載のように、素材がカムピースと相似形をなしていてその素材の長径と短径との比率がカムピースと同じ比率に設定されていると上記の効果が一段と顕著となる。
【００３４】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれの記載においても輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程を含んでなる多工程鍛造プレス工法を基本工法としていて、さらに、請求項７に記載の発明によれば、上記各工程での成形が横打ち式の多段式鍛造機にて行われるようになっているため、必要最小限の工程数で所期の目的を達成することができるとともに連続成形が可能となり、工程数の削減と中間在庫の解消によるコストダウンならびに生産性の向上を図ることが可能となる。
【００３５】
請求項８に記載の発明によれば、素材として冷間での成形性に優れた低炭素鋼もしくは低炭素の合金鋼を用いているため、冷間鍛造により素材から一気にカムピース形状に成形することが可能となり、カムピースの輪郭形状の冷間成形と内径形状の冷間成形を連続した工程で行うことができるようになって、工程数の削減と工程間在庫の解消によるコストダウンが可能となる。
【００３６】
その上、冷間鍛造処理後に浸炭焼入れ処理を施して必要な表面硬さを確保するようにしているため、浸炭焼入れが施されたカムピースは高炭素鋼の焼入れ品と比べてその硬さ分布が異なり、内部硬度は低いものとなる。そして、カムピースは相手側となるシャフトにマンドレルを挿入して拡径結合する際に衝撃荷重を受けることになるが、上記のようにカムピースの内部硬さが低いことが有利に作用し、結果として耐衝撃性が向上して拡径時のカムピースの割れの発生を防止することが可能となる。
【００３７】
請求項９に記載の発明によれば、各工程間での中間成形体の搬送もカム頂部側を下向きにした状態で行われるようになっていることから、前工程から搬送されてきた中間成形体を後工程の彫り込みに挿入さえすれば、中間成形体のカム頂部とそれの成形を司る彫り込みのカム頂部相当部とが直ちに合致することになる。その結果、請求項１に記載の発明と同様に、彫り込み内での中間成形体のいわゆる転がり現象を防止できることはもちろんのこと、彫り込みに対して中間成形体の位置がカム頂部側に偏っていて、実質的に材料配分が早い時期からカム頂部側に偏っていることにほかならないから、カム頂部側での材料充満が一段と促進されて、機能上最も重要なカム頂部側での偏肉や欠肉を確実に防止して、鍛造品質の向上に大きく貢献できるようになる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明によれば、後工程のダイスの彫り込みに対して中間成形体を押し込み挿入する際に、予めカム頂部を彫り込み側のカム頂部相当部に合致させた上で押し込み挿入するようにしたものであり、また請求項１１，１２に記載の発明によれば、その具体的手段として、前工程側の彫り込みの重心位置に対して後工程側の彫り込みの重心位置を所定量だけ予め上方側にオフセットさせておくか、もしくは前工程から後工程に中間成形体を搬送する過程でその中間成形体の重心位置を所定量だけ下方に移動させるようにしたものであるから、その中間成形体のカム頂部と彫り込み側のカム頂部相当部が自律的に合致するようになり、カム頂部側での材料充満効果が一段と促進されて、カム頂部側での偏肉や欠肉をより確実に防止できる利点がある。
【００３９】
請求項１３に記載の発明によれば、カムピースの形状と略相似形の断面形状をもつ異形形状で且つ長尺なコイル材を多段式鍛造機に直接供給するにあたり、その切断後の素材の向きが上記カム頂部を下向きとした姿勢と一致するように予め考慮したものであるから、カム頂部側への材料充満がより一層促進されて、カム頂部側での偏肉や欠肉を防止しつつその形状精度が一層安定化するほか、素材として切断材を使用した場合と比べて鍛造工程数の削減と製造コストの低減が図れるようになる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
図１〜９は本発明に係るカムピースの製造方法のより好ましい実施の形態を示している。
【００４１】
図１の（Ａ）に示すように、冷間鍛造、浸炭焼き入れおよび組立工程を経て組み立てられることになる組立式カムシャフトについて、本実施の形態ではそのカムピース１の素材Ｗとして低炭素鋼もしくは低炭素の合金鋼（例えば、炭素Ｃの含有量が０．２％のＳＣｒ４２０Ｈ材）を用いることを前提とする。低炭素の材料は冷間での成形性が良いため、冷間鍛造により素材Ｗから一気にカムピース形状に成形することが可能となる。その結果、後述するようにカムピース１の輪郭形状を成形するための冷間成形と内径形状を成形するための冷間成形を連続の工程で行うことができるようになり、工程数の削減と工程間在庫の解消によるコストダウンが可能となる。
【００４２】
冷間鍛造の工程はさらに図１の（Ｂ），（Ｃ）のように細分化されており、中実円筒状（円柱状）の素材Ｗをもってカムピース１の形状に成形する輪郭成形工程と、カムピース１の厚み寸法を整える矯正工程と、カムピース１の中央部に形成されるシャフト穴２の打ち抜き加工を行うピアス工程と、シャフト穴２の内周面について例えば穴スプライン形状の如き異形形状に仕上げ成形する内径しごき工程とが含まれている。これだけの工程数であれば輪郭成形工程から内径しごき工程までの全ての工程を高速の多工程鍛造プレス機（多段式冷間鍛造機）にて連続成形することが可能となり、サイクルタイムの短縮化による生産性の向上とコストダウンが図れるようになる。
【００４３】
輪郭成形工程は、さらに一次成形工程と二次成形工程とに分かれており、一次成形工程では円柱状の素材Ｗをその軸心方向に据え込んで長円形状もしくは略小判状に据え込み変形させるとともに、その変形した途中工程形状であるところの中間成形体Ｗ１の上面すなわちカムピース１の一方の側面に相当する部分を二つの平面５ａ，５ｂを含む形状に有段成形して、後述するようにカムピース１のカム頂部（ノーズ部）３となるべき部分に向かってその肉厚が漸増する形状に成形する。
【００４４】
また、二次成形工程では、一次成形工程にて有段成形された中間成形体Ｗ１をさらに偏平化させるべく据え込んで輪郭形状をカムピース１の形状に整えるとともに、シャフト穴２となるべき部分に凹陥部４を印圧成形する。この工程での凹陥部４の成形は必ずしも必要なものではないが、素材肉の分配を早い時期から行って後述するピアス加工の際にスクラップとなるべき領域を可及的に少なくする上で有効に作用する。
【００４５】
この二次成形工程をもって輪郭成形工程を終えた場合に中間成形体Ｗ１の一部にはなおも欠肉Ｑが発生する可能性がある。そこで、輪郭成形工程に続く矯正工程では中間成形体Ｗ１の輪郭形状をさらに整えながら厚み方向に据え込んで、欠肉Ｑがなくなるように矯正する。
【００４６】
ピアス工程では、中間成形体Ｗ１のうち先に凹陥部４が形成された部分を、これを下穴としてせん断工法にて打ち抜いてシャフト穴２を成形する。さらに、内径しごき工程ではシャフト穴２についてマンドレルの圧入をもってしごき加工を施し、シャフト穴２の内周面を穴スプラインの如き形態で凹凸形状に仕上げる。
【００４７】
図１では素材Ｗとして円柱状のものを示しているが、例えば図２に示すように製品であるカムピース１の輪郭形状と相似形をなすいわゆる異形形状の素材Ｗｃを用いることがより望ましい。このような異形形状の素材Ｗｃは例えば図３に示すような連続鋳造法によって成形することが可能である。すなわち、保持炉１１内の溶湯を水等による冷却装置１２にて強制冷却されたダイ１３を通しながら引き抜き装置１４にて引き抜くことで異形形状の棒状素材Ｗｎとして鋳造成形される。なお、この種の技術は例えば特開平５−１０４２０９号公報等で公知である。
【００４８】
素材Ｗ（またはＷｃ）は円柱状のものであるか異形形状のものであるかにかかわらず予め前工程にて棒状素材から所定寸法に切断し、これを図１に示した輪郭成形工程に投入することも可能であるが、棒状素材を直接多工程鍛造プレス機に供給してその初期工程にて切断し、そのまま後工程である輪郭成形工程に投入するのが工程短縮および中間在庫解消の上で望ましい。また、上記異形形状の素材Ｗｃの成形法としては、上記連続鋳造法によって直接成形する方法のほか、丸棒状に鋳造しながら引き抜き成形したものをロール成形等にて異形形状にし、これを切断工程に投入するようにしてもよい。
【００４９】
上記のように素材Ｗｃを予め異形形状とした場合には、鍛造時におけるカムピース１の長径方向への材料移動が少なくて済むため、長径と短径との差が大きいカムピース１すなわちカムリフト量が大きいかもしくはカム頂部３が一段と尖ったカムピース１の成形を容易に行えるほか、輪郭成形工程内での工程数を少なくする上でも有効に作用する。しかも、素材形状から必要とするカムピース１の形状となるまでの変形量が少なくなることによって金型の負荷が軽減されて、その長寿命化の上でも有利となる。したがって、一次成形工程での変形量を一段と小さくすることができ、カムピース１の大きさ等によっては実質的に図１の一次成形工程と二次成形工程とを一緒にして輪郭成形工程を一工程化することも可能である。
【００５０】
図２の（Ａ）に示した異形形状の素材Ｗｃはカム頂部（ノーズ部）３に相当する部分の円弧状部としての曲率半径Ｒ０、カム頂部３の開き角θ０、および長径Ｄ０と短径ｄ０との比Ｄ０／ｄ０により定義されるが、それらの曲率半径Ｒ０および開き角θ０の値のほかＤ０／ｄ０の値のそれぞれが、同図（Ｂ）に示すように最終製品形状であるカムピース１のカム頂部３の曲率半径Ｒ１、開き角θ１、および長径Ｄ１と短径ｄ１との比Ｄ１／ｄ１と同じになるのが望ましい。ただし、成形限界や設備能力限界等の成形上の制約から全ての条件を満たし得ない場合には、（１）カム頂部の曲率半径Ｒ０、（２）カム頂部の開き角θ０、（３）長径Ｄと短径ｄとの比Ｄ０／ｄ０の順に優先順位として、素材Ｗｃの形状と製品であるカムピース１の形状とを一致させるようにする。なお、ここでの優先順位は、図１の輪郭成形工程において円柱状の素材Ｗからカムピース１を成形する場合の形状精度出しの難しさの順位と対応している。
【００５１】
ここで、上記カム頂部３の開き角θとは、図２に示すようにカムピース１のベースサークルとこれよりも小さなカム頂部３の円弧部とを両者が共有する二つの接線にてつなげた形状の接線カムを想定した場合に二つの接線同士のなす角度をいう。
【００５２】
図１の輪郭成形工程にて一次成形を終えた素材Ｗの途中工程形状すなわち中間成形体Ｗ１は、図４にも示すように、製品であるカムピース１の一方の側面に相当する面のうちカム頂部３側に相当する部分５ａとそれと反対側の部分５ｂとが他方の側面と平行でありながらカム頂部３側の部分５ａの方が高くなるようにそれら二つの平面５ａ，５ｂの間に段差を有した形状となっていることにより、中間成形体Ｗ１としての厚み寸法がカム頂部３側に向かって漸増する形状となっている。この思想を先に述べた異形形状の素材Ｗｃに適用した場合、図５に示すように素材Ｗｃの途中工程形状である中間成形体Ｗ１と製品たるカムピース１のそれぞれの同一角度α°での断面積が共に同じであることを意味している。
【００５３】
上記カムピース１のような非対称で且つ一方向にボリュームが偏っている製品形状に対し、その中間成形体Ｗ１の形状として厚み方向で素材ボリュームを確保し、後から厚み寸法を徐々に均一化しながらカム頂部３に相当する部分に材料を寄せて充満させる。こうすることにより、材料の充満がとかく不十分となりやすいカム頂部３側への材料の流れもしくは塑性流動を促進して、一段とカム頂部３の尖ったカムピース１の成形が可能となるとともに、欠肉等による不良率が大幅に改善される。もちろん、材料の流動が促進されることによって成形に要する荷重が軽減されて、金型の長寿命化にも寄与できることになる。
【００５４】
また、上記のように素材ＷまたはＷｃを元形状とする中間成形体Ｗ１が二つの平面５ａ，５ｂを含む段差を有した形状となっていると、一次成形工程に続く二次成形工程での中間成形体Ｗ１の姿勢が安定化し、特に欠肉の発生防止に有効に作用する。例えば、図６に示すように、中間成形体Ｗ１が互いに平行な二つの面５ａ，５ｂを含む段差を有した形状となっていると、ダイス６とパンチ７とで据え込む二次成形の際に断面方形状に正しく塑性変形して欠肉等の発生防止の上で有利にはたらくのに対して、互いに平行な二つの面５ａ，５ｂを含む段差を有していない場合には、図７に示すように成形途中で中間成形体Ｗ１の転び現象が生じて断面台形状もしくは菱形状に変形してしまい、欠肉Ｑ等の発生が余儀なくされる。
【００５５】
図１に示した輪郭成形工程の二次成形工程において凹陥部４を成形しているのは、カム頂部３となるべき部分に積極的に材料を寄せるとともに、後工程でのピアス加工の際に穴あけの起点となる下穴として機能させるためである。その一方で、凹陥部４を同時成形すると、その周辺部での材料隆起に伴い厚みの不均一さの発生が不可避となる。そこで、輪郭成形工程に続く矯正工程はこの厚みの不均一さを矯正するために行われる。
【００５６】
ピアス工程において、シャフト穴２を打ち抜き成形した後に、内径しごき工程にてシャフトと同一断面形状のピン状のマンドレル等をシャフト穴２に挿入してしごき加工を施すことにより、シャフト穴２を穴スプラインのごとき形状に仕上げる。これにより、図８に示すような製品としてのカムピース１を得る。
【００５７】
こうして塑性加工を終えたカムピース１に図１に示したように浸炭焼入れを施し、必要な表面硬さを確保する。すなわち、先に述べたように素材ＷまたはＷｃ自体が高炭素鋼と異なり表面の炭素量が不足しているので、後工程での浸炭処理が必要となる。浸炭焼入れが施されたカムピース１は、図９に示すように高炭素鋼の焼入れ品と比べてその硬さ分布が異なり、内部硬度は低いものとなる。
【００５８】
カムピース１は最終的には相手側となるシャフトと組み合わされることになるが、そのシャフトにマンドレルを挿入して拡径（拡管）結合する際に衝撃荷重を受け、その入力が組み付け時のカムピース１の割れの原因となる。この際に、上記のようにカムピース１の内部硬さが低いことが有利に作用し、耐衝撃性が向上して拡径時のカムピース１の割れの発生を防止することが可能となる。特に、素材ＷもしくはＷｃとして予めホウ素（Ｂ）を添加することにより衝撃強度を向上させた材料を用いると、上記の拡径処理時の割れ防止の上で一段と有利となる。
【００５９】
図１０以下の図面は上記の製造方法のもとでの多工程鍛造プレス機の具体的加工手順を示している。
【００６０】
図１０は上記輪郭成形工程のうちの一次成形工程を示しており、ノックアウトピン２１を有するダイス２２の中に図１１に示すような異形形状の素材Ｗｃを挿入した上でパンチ２３により据え込む。これにより、素材Ｗｃの途中工程形状すなわち中間成形体Ｗ１は、図１２にも示すように製品であるカムピース１の一方の側面に相当する面のうちカム頂部３側に相当する面５ａとそれと反対側の面５ｂとが他方の側面と平行でありながらカム頂部３側の面５ａの方が高くなるように段差を有した形状となり、結果として中間成形体Ｗ１としての厚み寸法がカム頂部３側に向かって漸増する形状に鍛造成形される。
【００６１】
図１３は輪郭成形工程のうちの二次成形工程を示しており、ロアパンチ２４を有するダイス２５の中に図１２に示した中間成形体Ｗ１を挿入した上でアッパーパンチ２６により据え込み、二つの面５ａ，５ｂ同士の段差をなくすように平坦化するとともに、両面に凹陥部４ａ，４ｂを印圧成形する。これによって図１４に示すような中間成形体Ｗ１を得る。なお、凹陥部４ａ，４ｂは先に述べた穴スプライン形状のごときシャフト穴２の下穴として機能することから、ここではその形状に近付けるために多角形の形状にしてある。
【００６２】
図１５は輪郭成形工程に続く矯正工程を示しており、ダイス２７内にてロアパンチ２８とアッパーパンチ２９とで図１４に示した中間成形体Ｗ１を加圧拘束して形状の矯正を行う。その結果として、図１６に示すようにより形状精度が高められた中間成形体Ｗ１を得る。
【００６３】
図１７はピアス工程を示しており、ダイス３０内にて図１６に示した中間成形体Ｗ１に対し、ピアスパンチ３３とアッパーパンチ３２とのせん断作用に基づきシャフト穴２を打ち抜き成形する。なお、ピアスパンチ３３の先端は軸スプライン形状に形成されており、図１８に示すように中間成形体Ｗ１の中央部がシャフト穴２として打ち抜かれることでスクラップＳが発生する。
【００６４】
図１９は内径しごき加工工程を示しており、ダイス３４内にて図１８に示した中間成形体Ｗ１に対し、内径しごき加工用の軸スプライン形状のカウンターパンチ３７をシャフト穴２に圧入して、そのシャフト穴２を穴スプライン形状の正規形状に仕上げる。その結果として、図２０に示すようなカムピース１が得られることになる。なお、図１９に示したカウンターパンチ３７に代えて図２１に示したカウンターパンチ４７を用いることもできる。
【００６５】
図２２以下の図面は本発明の第２の実施の形態を示す図であり、図１の（Ｂ），（Ｃ）に示した各工程での成形をいわゆる横打ち式の多段式冷間鍛造機（コールドフォーマー）にて行うようにした場合の例を示している。
【００６６】
多段式冷間鍛造機５０は、図１のほか図２２に示すように、ボルスタ５１を主体として、コイル材から図２に示すような異形形状の素材Ｗｃを切断する切断工程Ｓ１と、同じく輪郭成形工程の一次成形工程Ｓ２および二次成形工程Ｓ３と、矯正工程Ｓ４、ピアス工程Ｓ５および内径しごき工程Ｓ６、およびワーク排出工程Ｓ７とを有している。なお、図１の（Ｂ），（Ｃ）の幾つかの工程を経ながらカムピース１としての完成度が高まるのに併せてその外径寸法が徐々に大きくなるように予め考慮されている。
【００６７】
切断工程Ｓ１には、図２２の紙面と直交方向から供給されるコイル材（コイル材そのものについては後述する）を図２のような異形形状の素材Ｗｃに切断するカッター５２と切断後の素材Ｗｃを把持するグリッパ５３が設けられている一方、一次成形工程Ｓ２、二次成形工程Ｓ３、矯正工程Ｓ４、ピアス工程Ｓ５および内径しごき工程Ｓ６にはそれぞれにダイス５４が設けられている。また、最終のワーク排出工程Ｓ７には図２２の紙面と直交方向から出没するワーク排出パンチ５５が設けられている。そして、この多段式冷間鍛造機５０は図１０，１３，１５，１７，１９におけるダイスとパンチとの対向軸線方向を水平にしたものと理解することができるから、ボルスタ５１に対して水平方向から接近離間動作する図示外のラムには各ダイスに対向するパンチが設けられている。
【００６８】
ボルスタ５１の上方には、各工程Ｓ２〜Ｓ６で成形された中間成形体Ｗ１を次工程に順次搬送するための搬送装置５６が設けられている。この搬送装置５６は、エアシリンダあるいはサーボモータ等を主体とする駆動ユニット５７の作動に基づいて水平往復移動するスライダ５８に、中間成形体Ｗ１もしくはカムピース１を把持するための合計５個のグリッパ５９Ａ〜５９Ｅを装着したもので、各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅは対応するダイス５４の前面側にこれと干渉しないように位置しているとともに、スライダ５８の往復動ストロークおよびグリッパ同士の間隔は各工程Ｓ２〜Ｓ７間ピッチと等しくなるように設定してある。なお、この種の搬送装置を備えた多段式鍛造機は例えば特開平１１−４７８７７号公報等で公知である。
【００６９】
そして、図２２の状態を搬送待機状態とすると、後述するように搬送待機状態にある各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅには各工程Ｓ２〜Ｓ６での成形を終えた中間成形体Ｗ１が把持され、その後にスライダ５８の往動動作に基づき各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅが一斉に次工程に移動することで各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅに把持されている中間成形体Ｗ１が次工程へと搬送される。各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅはその次工程での成形が終了するまでスライダ５８とともに次工程で一時待機し、成形が終了すると再びスライダ５８の復動動作に基づき搬送待機状態すなわち図２２に示す位置まで戻ることになる。
【００７０】
なお、切断工程Ｓ１にあるグリッパ５３も上記の各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅと同期作動し、後述するように切断工程Ｓ１のカッター５２にてコイル材から切断された異形形状の素材Ｗｃを把持した上でこれを一次成形工程Ｓ２まで搬送する役目をする。
【００７１】
各グリッパ５３および５９Ａ〜５９Ｅは図２３に示すように揺動開閉自在な一対の爪片６０を備えていて、グリッパ本体６１と各爪片６０とが板ばね６２にて連結されていることにより、各爪片６０には板ばね６２のばね定数によって決定される把持力によって中間成形体Ｗ１もしくはカムピース１を把持するようになっている。各爪片６０における把持面の開口縁には比較的大きなＣ面取り（面取り部を符号６３で示す）が施されていて、後述するように爪片６０が把持している中間成形体Ｗ１よりも所定量だけ大きなパンチが進入してきたときには、そのパンチをもって爪片６０を押し広げながら中間成形体Ｗ１を押し出すのを許容するようになっている。
【００７２】
ここで、一次成形工程Ｓ２から内径しごき工程Ｓ６へと順次加工が進むのに伴い、その都度中間成形体Ｗ１としての輪郭形状が少しずつ大きくなるように予め設定されており、したがって、各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅは上記の輪郭形状の違いに対応できるだけの把持代を予め持たせてある。
【００７３】
したがって、このような多段式冷間鍛造機５０の構造によれば、例えば一次成形工程Ｓ２を代表例として図２４を参照しながらその詳細を説明すると、同図（Ａ）に示すように、先のスライダ５８の往動動作に同期して切断加工後の異形形状の素材Ｗがグリッパ５３に把持された状態で一次成形工程Ｓ２のダイス５４の前面位置まで搬送されて、その位置に位置決めされる。すなわち、ダイス５４側の彫り込み（インプレッション）６４とグリッパ５３に把持されている素材Ｗの輪郭とが一致するように位置決めされる。そして、その一次成形工程Ｓ２のパンチ６５が前進動作すると、パンチ６５はグリッパ５３の爪片６０を押し広げながら素材Ｗを彫り込み６４内に押し込んで、同図（Ｂ）に示すように図１０と同様の形態で一次成形を施すことになる。
【００７４】
一次成形が終了すると同図（Ｃ）に示すように最初にパンチ６５が後退し、次いでそれまで一次成形工程Ｓ２で待機していたグリッパ５３を含む全てのグリッパ５９Ａ〜５９Ｅ（グリッパ５９Ａ〜５９Ｅはいずれも素材Ｗｃもしくは中間成形体Ｗ１を把持していない）がスライダ５８の復動動作により一斉に元の位置に戻る。これにより、一次成形工程Ｓ２にはグリッパ５３に代わってグリッパ５９Ａが位置することになる。この状態で同図（Ｄ）に示すようにノックアウトパンチ（ノックアウトピン）６６が前進動作して、彫り込み６４内の中間成形体Ｗ１を押し出しながら、なお且つその中間成形体Ｗ１をもってグリッパ５９Ａの爪片６０を押し広げて一次成形後の中間成形体Ｗ１をグリッパ５９Ａに把持させる。グリッパ５９Ａが中間成形体Ｗ１を把持するとノックアウトパンチ６６は直ちに元の位置に戻る。
【００７５】
この状態は、グリッパ５９Ａが入れ替わっている以外は同図（Ａ）の状態と同じであり、したがって、搬送装置５６のスライダ５８が次の搬送動作を行う時にはそのグリッパ５９Ａに把持されている一次成形終了後の中間成形体Ｗ１は次の二次成形工程Ｓ３へと搬送されることになる。
【００７６】
このような一連の動作は、一次成形工程Ｓ２以外の各工程Ｓ３〜Ｓ６においても基本的に同様であって、全ての工程Ｓ１〜Ｓ７の動作が同期して且つ並行して行われる。ただし、ワーク排出工程Ｓ７においては、図２５に示すように各工程Ｓ２〜Ｓ６のノックアウトパンチ６６が前進動作するのと同期してワーク排出パンチ６７が前進動作して、内径しごき加工を終えたカムピース１（図１参照）をグリッパ５９Ｅから押し出す動作のみが行われる。そして、グリッパ５８Ｅから解放されたカムピースは製品として回収される。
【００７７】
ここで、各工程Ｓ２〜Ｓ６におけるダイス５４の彫り込み６４は、図２６に示すようにカム頂部３の成形を司ることになるいわゆるカム頂部相当部が下向きとなるように設定されており、同時にこの彫り込み６４の姿勢に対して中間成形体Ｗ１の姿勢を合わせるべく、先に述べたグリッパ５３および搬送装置５６による素材Ｗｃもしくは中間成形体Ｗ１の搬送姿勢もまたそのカム頂部３側が下向きとなるように予め設定されている。
【００７８】
したがって、図２４に示した一次成形工程Ｓ２を例にとって説明すれば、パンチ６５による押し出し動作によってグリッパ５３から異形形状の素材Ｗｃを解放しつつこれを彫り込み６４に押し込む際に、図２６，２７にも示すようにグリッパ５３から解放された瞬間に素材Ｗｃはわずかな量βだけ自重落下し、カム頂部３側が下向きであるためにそのカム頂部３側のプロフィールをもって直ちに素材Ｗｃと彫り込み６４のカム頂部相当部とが合致して、いわゆるセルフロケート機能もしくは自動調芯機能が発揮されることになる。
【００７９】
より詳しくは、図２７にも示すように、グリッパ５３に把持されていた異形形状の素材Ｗｃがパンチ６５によって押し出されてその把持力から解放された瞬間に所定量βだけ自重落下して、直ちにそのカム頂部３と彫り込み６４側のカム頂部相当部とが合致して、実質的にカム頂部３側に材料配分が偏った状態のままで彫り込み６４の底部側に押し込まれることで一次成形が施されることになる。
【００８０】
そのため、素材Ｗｃにパンチ６５の加圧力が作用するよりもかなり早い時期からカム頂部３側に材料配分が偏っていて、そのカム頂部３側は予め優先して材料（素材肉）が充満していることになり、冷間鍛造であることもさることながら尖鋭状であるがためにとかく材料が充満しにくいとされるカム頂部３側に充分に材料を充満させることができ、特にそのカム頂部３側での偏肉や欠肉の発生を防止して鍛造品質の向上に寄与できるようになる。
【００８１】
逆に言えば、図２８に示すように各ダイス５４における彫り込み６４の向きをカム頂部３側が上向きとなるように設定した場合には、素材Ｗｃが自重落下した瞬間に彫り込み６４内で素材Ｗｃの転び現象が発生し、材料充満不足のために特にカム頂部３側での偏肉や欠肉が発生しやすくなるのであって、上記実施の形態ではこのような不具合を効果的に解消できる。
【００８２】
なお、図２６，２７の挙動は図１，２４に示した一次成形工程Ｓ２を例にとって説明したが、それ以外の各工程Ｓ３〜Ｓ６についてもその挙動は基本的に同様である。また、異形形状の素材Ｗｃに代えて図１に示したような円柱状の素材ＷをＷを使用した場合でも、図２９から明らかなように同様にしてカム頂部３側を重視した材料配分を与えることができることは言うまでもない。
【００８３】
さらに、図３０に示すように、例えば先に述べた一次成形工程Ｓ２におけるダイス５４の彫り込み６４と後工程である二次成形工程Ｓ３の彫り込み６４との関係についてみた場合、前工程である一次成形工程Ｓ２から後工程である二次成形工程Ｓ３へと中間成形体Ｗ１を水平に且つ平行移動させて搬送することを前提としているため、双方の彫り込み６４の重心位置Ｇは互いに一致させてあり、それがために図２６，２７に示したように中間成形体Ｗ１を二次成形工程Ｓ３の彫り込み６４に押し込む際に所定量βだけ中間成形体Ｗ１が自重落下することになる。
【００８４】
そこで、図３１に示すように、後工程である二次成形工程Ｓ３の彫り込み６４の重心位置Ｇを前工程である一次成形工程Ｓ２の彫り込み６４の重心位置Ｇに対して所定量ａ（＝β）だけ上方に予めオフセットさせておくと、上記の自重落下量βが相殺されることになる。つまり、図３２に示すように一次成形工程Ｓ２から搬送されてきた中間成形体Ｗ１がグリッパ５９Ａに把持されている段階で既にそのカム頂部３と彫り込み６４側のカム頂部相当部とはその高さ位置が一致していることになり、先のオフセット量β分だけの自重落下を伴うことなしに彫り込み６４と中間成形体Ｗ１との相互関係として、カム頂部３側に材料配分を優先もしくは偏らせた状態とすることができ、中間成形体Ｗ１と彫り込み６４との相対位置決め精度が一段と向上する。
【００８５】
ここで、図３０に示したように前工程である一次成形工程Ｓ２と後工程である二次成形工程Ｓ３との彫り込み６４，６４同士の間に上記のようなオフセット量ａを設定しない場合であっても、中間成形体Ｗ１の搬送姿勢としてそのカム頂部３側が下向きとなるように設定しておけば、一次成形工程Ｓ２から二次成形工程Ｓ３への中間成形体Ｗ１の搬送過程において上記オフセット量ａと同等分だけ中間成形体Ｗ１を積極的に下降（オフセット）させるようにすれば上記と同様の効果が得られることになる。
【００８６】
これら前工程と後工程との間での彫り込み６４のオフセット量ａ（＝β）の設定もしくは搬送過程でのオフセット量ａは、二つの工程が相互に隣接していることになる他の工程Ｓ４〜Ｓ６においても同様に設定されている。
【００８７】
次に、図２２の多段式冷間鍛造機５０に供給されることになる異形形状のコイル材の好ましい形態について説明する。
【００８８】
図３に示すような例えば連続鋳造法により成形された棒状素材Ｗｎは、後工程にて図３３に示すようにカム頂部３側とは反対側の面を内側として所定のドラムに巻き取られることでコイル材７０とされ、このコイル材７０は図３４に示すように多段式冷間鍛造機５０の前段に配置されるアンコイラー７１にセットされる。なお、図３３に示すようにカム頂部３側を外側にして棒状素材Ｗｎを巻き取るのは、カム頂部３側を内側にすると接触面積が小さいために安定性が悪く、また機能上最も重要なカム頂部３を変形させてしまうおそれがあるためである。そして、コイル材７０はアンコイラー７１にて巻き戻されながら矯正機７２を経た上で多段式冷間鍛造機５０に供給されて、図２２の切断工程Ｓ１のダイスから順次送り出されることになる。
【００８９】
この場合において、図３４に示すようにコイル材７０の巻き戻し開始位置７３が上側になるようにアンコイラー７１にセットすると、コイル材７０の始端部ではカム頂部３側が上向きとなってしまい、先に述べたような多段式鍛造に理想とされる姿勢すなわちカム頂部３側が下向きとなるような姿勢と一致しないことになる。したがって、切断工程Ｓ１で切断された素材Ｗｎを一次成形工程Ｓ２に搬送するまでの間にその姿勢を反転させる必要が生じることとなって好ましくない。
【００９０】
そこで、図３５に示すようにコイル材７０の巻き戻し開始位置７３が上側になるようにそのコイル材７０をアンコイラー７１にセットするものとし、こうすることによりコイル材７０の始端部での姿勢が多段式鍛造に理想とされる姿勢すなわちカム頂部３側が下向きとなるような姿勢と一致させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカムピースの製造方法の好ましい実施の形態としてその工程の概略構成を示す説明図。
【図２】異形形状の素材と製品形状とを比較した説明図。
【図３】棒状素材を得るための連続鋳造法の概略を示す説明図。
【図４】有段成形した中間成形体の構成説明図。
【図５】途中工程形状である中間成形体と製品形状とを比較した説明図。
【図６】図４，５の中間成形体を用いた二次成形工程の説明図。
【図７】中間成形体に互いに平行な二つの面がない場合の二次成形工程の説明図。
【図８】図１の内径しごき工程をもって完成したカムピースの説明図。
【図９】浸炭焼入れ処理後のカムピースの硬さ分布を示す特性図。
【図１０】図１に示す輪郭成形工程のうち一次成形工程の詳細を示す要部拡大説明図。
【図１１】図１０の一次成形工程で使用される異形形状の素材の説明図。
【図１２】図１０の一次成形工程で得られた中間成形体の説明図。
【図１３】図１に示す輪郭成形工程のうち二次成形工程の詳細を示す要部拡大説明図。
【図１４】図１３の二次成形工程で得られた中間成形体の説明図。
【図１５】図１に示す矯正工程の詳細を示す要部拡大説明図。
【図１６】図１５の矯正工程で得られた中間成形体の説明図。
【図１７】図１に示すピアス工程の詳細を示す要部拡大説明図。
【図１８】図１７のピアス工程で得られた中間成形体の説明図。
【図１９】図１に示す内径しごき工程の詳細を示す要部拡大説明図。
【図２０】図１９の内径しごき工程をもって完成したカムピースの説明図。
【図２１】図１９の内径しごき工程で使用される工具の他の例を示す説明図。
【図２２】本発明の第２の実施の形態として横打ち式の多段式冷間鍛造機の概略構成を示す正面説明図。
【図２３】図２２の多段式冷間鍛造機で使用されるグリッパの要部拡大図。
【図２４】図２２の一次成形工程におけるダイスとグリッパとの間での素材もしくは中間成形体の受け渡し状態を示す断面説明図。
【図２５】図２２のワーク排出工程での作動を示す断面説明図。
【図２６】一次成形工程における素材とダイス側の彫り込みとの関係を示す説明図。
【図２７】図２６の垂直断面での作動説明図。
【図２８】図２６の素材および彫り込みの向きを逆向きにした場合の説明図。
【図２９】図２６の異形形状の素材に代えて円柱状素材を用いた場合のその素材とダイス側の彫り込みとの関係を示す説明図。
【図３０】図２２における一次成形工程と二次成形工程の彫り込みの相対位置関係を示す説明図。
【図３１】図３０の彫り込み同士の相対位置関係として上下方向に所定量のオフセット量を設定した場合の説明図。
【図３２】図３１の垂直断面での作動説明図。
【図３３】異形形状の素材として切断される前のコイル材の要部拡大断面説明図。
【図３４】アンコイラーに対するコイル材の一般的なセット状態を示す説明図。
【図３５】第２の実施の形態で採用されるコイル材のアンコイラーに対するセット状態を示す説明図。
【符号の説明】
１…製品としてのカムピース
２…シャフト穴
３…カム頂部（ノーズ部）
４…凹陥部
４ａ，４ｂ…凹陥部
５ａ，５ｂ…平面
５０…横打ち式の多段式冷間鍛造機
６４…彫り込み
７０…コイル材
７１…アンコイラー
７３…巻き戻し開始位置
Ｑ…欠肉
Ｒ０…円弧状部としてのカム頂部の曲率
Ｓ１…切断工程
Ｓ２…一次成形工程（輪郭成形工程）
Ｓ３…二次成形工程（輪郭成形工程）
Ｓ４…矯正工程
Ｓ５…ピアス工程
Ｓ６…内径しごき工程
Ｓ７…ワーク排出工程
Ｗ…素材
Ｗ１…中間成形体
Ｗｃ…異形形状の素材

Claims (13)

1. 素材をカムピースの厚み方向に据え込んでカムピースの輪郭形状を鍛造成形する輪郭成形工程と、輪郭成形後の中間成形体の中央部にシャフト穴を打ち抜き成形するピアス工程と、シャフト穴の内周面を凹凸形状に仕上げ成形する内径しごき工程とを含んでいて、
   上記各工程での成形が冷間処理として行われるとともに、
   上記輪郭成形工程での素材の途中工程形状として、カムピースの一方の側面に相当する面のうちカム頂部側の部分とそれと反対側の部分とが他方の側面と平行でありながらカム頂部側の部分の方が高くなるように段差を有した形状となっていることにより、素材としての厚み寸法がカム頂部側に向かって漸増する形状となっていて、
   さらに、少なくとも上記各工程での成形が、カム頂部側を下向きにした状態でそれぞれ冷間処理として行われるようになっていることを特徴とする組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
2. 上記輪郭成形工程は少なくとも一次成形工程とそれに続く二次成形工程とに分かれていて、
   一次成形後の中間成形体は、カムピースの一方の側面に相当する面のうちカム頂部側の部分とそれと反対側の部分とが他方の側面と平行でありながらカム頂部側の部分の方が高くなるように段差を有した形状となっていることにより、中間成形体としての厚み寸法がカム頂部側に向かって漸増する形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
3. 上記輪郭成形工程に投入される素材には、少なくともカムピースのカム頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の曲率の円弧状部が予め形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
4. 上記輪郭成形工程に投入される素材には、少なくともカムピースのカム頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の開き角が予め付与されていることを特徴とする請求項３に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
5. 上記輪郭成形工程に投入される素材はカムピースと相似形をなしていて、その素材の長径と短径との比率がカムピースと同じ比率に設定されていることを特徴とする請求項４に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
6. 上記輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程を含んでなる多工程鍛造プレス工法を基本工法とする請求項１〜５のいずれかに記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
7. 上記各工程での成形が横打ち式の多段式鍛造機にて行われるようになっていることを特徴とする請求項６に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
8. 上記素材は低炭素鋼もしくは低炭素の合金鋼であり、輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程とを含んでなる冷間処理後に浸炭処理を施すことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
9. 上記各工程での成形とともに、各工程間での中間成形体の搬送が同じくカム頂部側を下向きにした状態で行われるようになっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
10. 隣り合う二つの工程のうち前工程で成形された中間成形体の輪郭形状よりも後工程で成形された中間成形体の輪郭形状の方が大きくなるように設定されていて、
    後工程のダイスの彫り込みに対して中間成形体を押し込み挿入する際に、予めカム頂部を彫り込み側のカム頂部相当部に合致させた上で押し込み挿入することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
11. 予めカム頂部を後工程側の彫り込みのカム頂部相当部に合致させた上で中間成形体を押し込み挿入する手段として、
    前工程側の彫り込みの重心位置に対して後工程側の彫り込みの重心位置を所定量だけ予め上方側にオフセットさせてあることを特徴とする請求項１０に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
12. 予めカム頂部を後工程側の彫り込みのカム頂部相当部に合致させた上で中間成形体を押し込み挿入する手段として、
    前工程から後工程に中間成形体を搬送する過程でその中間成形体の重心位置を所定量だけ下方に移動させることを特徴とする請求項１０に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
13. カムピースの形状と略相似形の断面形状をもつ異形形状で且つ長尺なコイル材を多段式鍛造機の初期工程に供給して、コイル材からの素材の切断までも多段式鍛造機にて行うようにした組立式カムシャフト用カムピースの製造方法であって、
    カム頂部相当部を外側にして巻き取ったコイル材の巻き戻し開始位置が下側になるようにそのコイル材をアンコイラーにセットして、
    そのコイル材を巻き戻しながら上記多段式鍛造機に供給することを特徴とする請求項７に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。

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